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Warum sollte China eine 5-G-Millimeterwelle entwickeln, wenn das Sub-6-GHz-Netzwerk vollständig eingeführt ist?

Erscheinungsdatum: 2021Quelle des Autors: KinghelmAufrufe: 522


Das globale 5g-Netzwerkfrequenzband ist hauptsächlich in das Sub-6-GHz-Frequenzband und das Millimeterwellen-Frequenzband unterteilt. Das 5-G-Millimeterwellennetz und das Sub-6-GHz-Netz sind nicht die entgegengesetzte Beziehung von „nur einer der beiden kann wählen“, sondern die komplementäre Beziehung von „Fisch und Bärentatze können beide bekommen“. Die Länder entscheiden, welchen technischen Weg sie zuerst einschlagen, was eher auf ihren eigenen nationalen Bedingungen basiert. Nachdem der Aufbau eines 5G-Sub-6-GHz-Netzes in China ausgereift ist, steht auch der Aufbau eines 5G-Millimeterwellennetzes auf der Tagesordnung.


Im März 2020 veröffentlichte das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie die „Mitteilung zur Förderung der beschleunigten Entwicklung von 5G“, in der klar erwähnt wurde, dass „die Frequenznutzungsplanung für einige 5G-Millimeterwellenbänder rechtzeitig veröffentlicht, Millimeterwellenausrüstung organisiert und durchgeführt wird.“ Leistungstests und Reserve für die kommerzielle Nutzung der 5g-Millimeterwellen-Technologie. Am 30. April 2021 veröffentlichte das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie den Entwurf zur Stellungnahme zum Aktionsplan „Segeln“ für die 5G-Anwendung (2021–2023) (im Folgenden „Entwurf“), der vorsah, dass bis 2023 die Die Penetrationsrate der 5G-Einzelnutzer in China wird 40 % überschreiten und die Zahl der Nutzer wird 560 Millionen überschreiten. Gleichzeitig wurde im Entwurf vorgeschlagen, „die Planung für die 5g-Millimeterwellenfrequenz rechtzeitig zu veröffentlichen, die Nutzungslizenz für die 5g-Millimeterwellenfrequenz zu prüfen und das Ausschreibungssystem umzusetzen“. Dies bedeutet auch, dass nach dem vollständigen Start des 5g-Sub-6-GHz-Netzwerks in China der Bau der 5g-Millimeterwelle in China kurz vor dem Start steht. Darüber hinaus betonte Tian Yulong, Chefingenieur des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie, als er auf der Pressekonferenz des staatlichen Informationsbüros im März über die Förderung der qualitativ hochwertigen Entwicklung der Informations- und Kommunikationsindustrie sprach, dass „wir Ordnung schaffen werden.“ „Förderung des Aufbaus eines 5G-Netzes und Beschleunigung des Aufbaus von 6G“.


5g-Millimeterwelle und Sub-6GHz ergänzen sich


Millimeterwellen beziehen sich auf elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge von 1 mm bis 10 mm und einer Frequenz von 30 GHz bis 300 GHz. Im Bereich der Mobilkommunikation werden elektromagnetische Wellen im Bereich von 24 GHz bis 100 GHz üblicherweise als Millimeterwellen bezeichnet.


Im Jahr 2019 hat die Weltfunkkonferenz (wrc-19) der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) festgelegt, dass das Millimeterwellenband zwischen 24 GHz und 86 GHz für die internationale Mobilkommunikation (IMT) genutzt wird, davon 24.25–27.5 GHz, 37 -43.5-GHz- und 66-71-GHz-Bänder sind IMT-Bänder mit globaler Integration.


Im Vergleich zum 5G-System mit Sub-6GHz (Frequenzband unter 6GHz) verfügt die 5G-Millimeterwellenkommunikation über eine große Bandbreite von 24GHz bis 100GHz, was einzigartige Vorteile wie höhere Geschwindigkeit, geringere Verzögerung und flexible elastische Luftschnittstellenkonfiguration mit sich bringt kann die Anforderungen der zukünftigen drahtlosen Kommunikation hinsichtlich Systemkapazität, Übertragungsrate und differenzierten Anwendungen effektiv erfüllen.


In Bezug auf die Übertragungsrate beispielsweise zeigt die neueste Analyse von Okla, die auf einer großen Anzahl von Messdaten aus seiner Speedtest-Anwendung basiert, dass das 5-g-Millimeterwellenband das 16-fache des Sub-6-GHz-Bands erreichen kann.


Zweitens nutzt 5g zwei Dimensionen: Unterträger und Zeitschlitz, um Daten gemeinsam zu übertragen. Millimeterwellen haben die Eigenschaften einer hohen Bandbreite, eines großen Unterträgerintervalls und eines kleinen entsprechenden Zeitschlitzes, wodurch die 5-G-Millimeterwellenverzögerung nur etwa 25 % des Sub-6-GHz-Bands beträgt; Da Millimeterwellen über eine größere verfügbare Bandbreite und eine höhere Übertragungsrate verfügen, kann sie auch eine größere Kapazität bieten, um einem breiteren Spektrum an Terminalzugängen gerecht zu werden.


Darüber hinaus kann die höhere Downlink-Rate der 5-G-Millimeterwelle eine intensive räumliche Wiederverwendung bei gleichzeitiger Reduzierung von Interferenzen unterstützen und das Überlastungsproblem einer großen Anzahl von Benutzern, die gleichzeitig im selben Gebiet auf das Internet zugreifen, besser lösen. Es eignet sich besonders für Anwendungen in dicht besiedelten Bereichen wie Bahnhöfen, Flughäfen und Stadien.


In relevanten Branchenanwendungsbereichen wie Ultra-High-Definition-Video-Live-Übertragung, Sicherheitsüberwachung, Telemedizin und einigen Industrieanwendungen, die hohe Anforderungen an die Upload-Rate und eine geringe Verzögerung stellen, können die Eigenschaften eines großen 5-G-Millimeterwellen-Uplinks und einer geringeren Verzögerung besser erfüllt werden diese Anforderungen.


Insbesondere kann ein 5g-Millimeterwellennetzwerk eine Selbstrückführung ohne die Verbindung zwischen Glasfasernetzwerk und Kernnetzwerk realisieren. Das auf Sub-5 GHz basierende 6G-Netzwerk hängt immer noch vom herkömmlichen Glasfaser-Rückführungsschema ab, d. h. jede 5G-Basisstation und das Kernnetzwerk müssen über Glasfaser verbunden werden, was ebenfalls die Bereitstellungskosten erhöht. Die 5g-Millimeterwellen-IAB-Technologie (Integrated Access and Backhaul) kann 5g-Millimeterwellen-Basisstationen unterstützen, um andere 5g-Millimeterwellen-Basisstationen als Relaisknoten zu verwenden und schließlich in Form einer drahtlosen Übertragung über die Multi-Hop-Funktion an das Kernnetzwerk zurückzusenden Sparen Sie erheblich die Bereitstellungskosten. Dadurch können 5G-Millimeterwellen-Basisstationen auch einen kostengünstigeren, intensiven Einsatz unterstützen.


 

Darüber hinaus kann die Millimeterwellentechnologie auch auf das 5g-Internet von Fahrzeugen (v2x) angewendet werden, um Positionierungsdienste bereitzustellen, die die Genauigkeit von GPS und LTE bei weitem übertreffen (die Genauigkeit kann den Submeter-Bereich erreichen).


Ma Hongbing, General Manager der Abteilung für Wissenschaft und Technologieinnovation von China Unicom, stellte vor: „Durch die Kombination von 5g-Millimeterwellen mit MEC- und KI-Technologie kann Millimeterwellen maßgeschneiderte private Netzwerkdienste für Zielkunden bereitstellen und in großem Umfang in intelligenten Fabriken eingesetzt werden.“ Park, Smart Wharf und andere Szenarien.“


Obwohl die Millimeterwelle hinsichtlich Geschwindigkeit und Zeitverzögerung mehr Vorteile als das Sub-6-GHz-Band bietet, weist sie auch Einschränkungen auf, z. B. leichte Signaldämpfung, schlechte Durchdringung und einfache Blockierung. Zwar gibt es Strahlformung, Strahlverfolgung und andere Technologien, die diese Probleme gut lösen können. Allerdings bietet das Sub-6-GHz-Band immer noch größere Vorteile in Bezug auf Abdeckung und Bereitstellungskosten.


Kurz gesagt, der Einsatz eines 5G-Millimeterwellennetzes und eines Sub-6-GHz-Netzes ist keine konkurrierende und alternative Beziehung, sondern eine komplementäre Beziehung. Verwenden Sie Sub-6 GHz, um eine 5G-weite Abdeckung zu realisieren, und nutzen Sie das Millimeterwellensystem, um Indoor-Veranstaltungsorte (Sportveranstaltungen, Konzerte, große Konferenzen), Verkehrsknotenpunkte (U-Bahn-Stationen, Hochgeschwindigkeitsbahnhöfe) und Bürobereichsabdeckung sowie Outdoor zu realisieren Hotspot-Abdeckung, drahtloser Breitbandzugang usw. Durch den koordinierten Einsatz von Millimeterwellen und Sub-6-GHz kann die organische Kombination aus großer Kapazität und breiter Abdeckung realisiert werden.


Die vorbereitenden Vorbereitungen für Chinas 5g-Millimeterwellen-Einsatz haben bereits begonnen und schreiten reibungslos voran


Wenn das Sub-6-GHz-Netzwerk das Problem der 5G-Abdeckung löst, kann das 5G-Millimeterwellennetzwerk die Vorteile von 5G voll ausschöpfen und einen größeren Mehrwert schaffen.


Meng Pu, Vorsitzender von Qualcomm China, sagte außerdem: „Um das ursprüngliche Designziel von 5G zu erreichen, müssen wir alle Spektrumsressourcen nutzen. Das niedrige und mittlere Frequenzband von unter 6 GHz kann das Gleichgewicht zwischen Abdeckung, Kapazität und Leistung erreichen. Während die hochfrequente Millimeterwelle über 24 GHz die ultimative 5G-Leistung und -Kapazität unterstützen kann, ermöglicht sie die drahtlose Verbindungserfahrung der nächsten Generation in vielen Szenen und Branchen und sorgt für äußerst zuverlässige und geringe Verzögerungen in vertikalen Bereichen wie dem industriellen Internet „Mobile Kommunikation“. "


Laut dem im September letzten Jahres von der GSMA veröffentlichten Weißbuch zur 5g-Millimeterwellentechnologie wird die 5g-Millimeterwelle bis 565 2035 Milliarden US-Dollar zum globalen BIP beitragen. Dazu gehören vor 2034 die direkten wirtschaftlichen Vorteile aus der Nutzung des 5g-Millimeterwellenbands in China wird etwa 104 Milliarden US-Dollar erreichen.


Derzeit werden 5g-Millimeterwellen in den Vereinigten Staaten, Japan, Europa und Südostasien eingesetzt. Den von der GSA im März dieses Jahres veröffentlichten Daten zufolge investieren mehr als 150 Betreiber auf der ganzen Welt in die 5g-Millimeterwellentechnologie.


 

Gemäß dem 5g-Millimeterwellen-Testplan der China imt-2020 (5g)-Fördergruppe wurde 2019 mit Millimeterwellentests begonnen, um die Schlüsseltechnologien und Systemeigenschaften der 5g-Millimeterwellen zu überprüfen; Ab 2020 weitere Überprüfung der Funktion, Leistung und Interoperabilität von Millimeterwellen-Basisstationen und -Terminals sowie Durchführung einer kollaborativen Hoch- und Niederfrequenz-Netzwerküberprüfung; Gleichzeitig führte das China imt-2020 (5g)-Werbeteam rechtzeitig auch eine typische Szenarioüberprüfung durch.


Im Oktober 2019 führten ZTE und Qualcomm unter der Organisation der Fördergruppe imt-2020 (5g) Chinas ersten 5g-Millimeterwellen-Interoperabilitätstest (iodt) auf Basis von Smartphones durch. Zwei Monate nachdem die neue Millimeterwellen-MIMO-OTA-Testmethode in der Anfang Juli 3 veröffentlichten 16GPP rel-2020-Version definiert wurde, übernahm Qualcomm Ende September unter der Organisation der imt-2020 (5g)-Fördergruppe die Führung bei der Durchführung des Millimeterwellen-Leistungstests basierend auf der 3GPP rel-16 MIMO OTA-Testmethode im MTNet-Labor der Academy of Communications and Communications. Bisher ist Qualcomm der erste Chiphersteller in China, der an allen zehn 26-GHz-5-G-Millimeterwellen-HF-Tests teilgenommen und diese bestanden hat.


Während Millimeterwellentests geordnet voranschreiten, werden auch die Eigenschaften von Chipprodukten kontinuierlich für die Anforderungen Chinas an den Einsatz von Millimeterwellen optimiert. Am 19. Mai 2021 kündigte Qualcomm die Einführung von Upgrade-Features und -Funktionen speziell für sein weltweit erstes 10-Gbit/s-5G-Modem und HF-System, Xiaolong Schlüsselanforderungen für den Einsatz von Millimeterwellennetzen in China.


Angesichts des industriellen Anwendungsszenarios von Millimeterwellen unternehmen die vor- und nachgelagerten Hersteller der chinesischen Millimeterwellenindustrie Anstrengungen. Am 21. Mai 2021 haben ZTE, China Unicom, Qualcomm und TVU Networks unter der technischen Leitung der imt-2020 (5g) Promotion Group und der Netzwerke China Unicom die weltweit erste 5g-Millimeterwellen-8K-Video-Return-Geschäftsdemonstration auf Basis eines großen Uplink-Frames erfolgreich abgeschlossen Struktur im 26ghz (n258) Band in der Laborumgebung.


 

Bei dieser Demonstration stellte ZTE eine 5g-Millimeterwellen-Basisstation zur Verfügung, und der 5g-Multi-Netzwerk-Aggregationsrouter von TVU-Netzwerken realisierte eine stabile Rückgabe von 8K-Videoinhalten, die in Echtzeit über einen 5g-Millimeterwellen-Uplink und eine 5g-Millimeterwellen-Verbindung gesammelt wurden, die von einem ausgestatteten CPE-Testterminal bereitgestellt wurde mit Qualcomm snapdragon x55 5g-Modem, HF-System und Qualcomm qtm527 Millimeterwellen-Antennenmodul. Schließlich wird es am Empfangsende erfolgreich zur Wiedergabe empfangen.


Gemäß dem 5g-Millimeterwellen-Testplan der Fördergruppe imt-2020 (5g) wird die Millimeterwellen-große Uplink-Rahmenstruktur im Jahr 2021 gefördert, um differenzierte Anwendungsszenarien zu unterstützen. Die Echtzeitübertragung von UHD-Videos, insbesondere 8K-Videos, stellt sehr hohe Anforderungen an die Uplink-Bandbreite des Mobilfunknetzes. Die in dieser Demonstration verwendete dsuuu-Rahmenstruktur erhöht die Uplink-Spitzenrate der bestehenden Millimeterwellentechnologie auf das Dreifache, indem mehr Zeitschlitze für den Uplink zugewiesen werden. Die Demonstration bestätigt die Super-Uplink-Fähigkeit der 5g-Millimeterwelle, die von großer Bedeutung ist, um die Uplink-Anforderungen an die große Bandbreite vieler 5g-Industrieanwendungen in der Zukunft zu erfüllen.


Erwähnenswert ist, dass während der MWC Shanghai Exhibition im Jahr 2021 im 5g-Millimeterwellen-Ausstellungsbereich, der von China Unicom und GSMA veranstaltet und von Qualcomm unterstützt wird, umfassend 5g-Millimeterwellenanwendungen und -terminals gezeigt wurden, die von 39 führenden Unternehmen der Branche unterstützt werden, darunter 5G mehrerer Anbieter Millimeterwellen-Terminalabdeckungsmodule, Mobiltelefone, CPE-, PC-, AR- (Augmented Reality) und XR- (Extended Reality) Geräte, Live-Rucksäcke, Roboter und andere umfangreiche Kategorien.



Zu den vielfältigen Anwendungsszenarien, die von 5g-Millimeterwellen unterstützt werden, gehören unter anderem: Wettkampferfahrung von Sportlern, intelligentes 5g-Mixed-Reality-Schneefeld, 8K-Videoübertragung, 5g-Vollbild-Event-Service und Free-View-Event-Liveübertragung, 5g-Millimeterwellen-Panoramaerlebnis usw. Basierend Auf dem 5g-Mehrwinkel-Live-Übertragungsschema der Millimeterwelle wird das Außenfeld des internationalen Langlaufzentrums Zhangjiakou direkt fotografiert. Das UAV, die am Kopf montierte Kamera und die professionelle Kamera kommunizieren über ein drahtloses Netzwerk mit der Basisstation und geben die heroische Haltung der Athleten auf dem Feld des nationalen Langlaufzentrums in Echtzeit aus mehreren Winkeln wieder, um eine Live-Übertragung aus mehreren Winkeln zu ermöglichen des Feldes, Bieten Sie den tatsächlichen Zuschauern ein abwechslungsreiches Seherlebnis. Derzeit ist China Unicom der einzige offizielle Kommunikationsdienstpartner für die Olympischen Winterspiele 2022 in Peking. Die Reife von 5g-Millimeterwellen-Terminals und -Anwendungen wird dazu beitragen, bessere 5g-Dienste durch den Einsatz der Millimeterwellentechnologie bei den Olympischen Winterspielen 2022 in Peking bereitzustellen.


Die 5g-Millimeterwellentechnologie befindet sich noch in der Entwicklung und ist ein wichtiger Bestandteil von 6G


Derzeit befindet sich die Millimeterwellentechnologie noch in der Entwicklung. Zum Beispiel die bereits erwähnte integrierte Zugangs- und Rückgabetechnologie (IAB); Es gibt auch Breitband-Ortungstechnologie, die eine genaue Terminalpositionierung unterstützen kann; Spread-Spectrum-Unterstützung: Unterstützt das Frequenzband über 52.6 GHz und das lizenzfreie Spektrum für Lizenzunterstützung und unabhängigen Betrieb; Verbessertes Strahlmanagement: Verbesserung der Zeitverzögerung, Robustheit und Leistung durch Optimierung des gesamten Strahls und Unterstützung mehrerer Antennen-Panel-Beams; Duale Verbindungsoptimierung: Reduzieren Sie die anfängliche Zugriffsverzögerung des Terminals und verbessern Sie die Abdeckung beim Verbinden mehrerer Knoten; Energiespareigenschaften: Verbessern Sie den Stromverbrauch durch Maximierung der Terminal-Ruhezeit und unterstützen Sie schnelleres Link-Feedback.


Die kontinuierliche Weiterentwicklung der 5g-Millimeterwellen-Technologien wird neue Möglichkeiten in Bezug auf Funktion, Effizienz, Spektrum und Einsatz bringen. Darüber hinaus wird erwartet, dass die 5g-Millimeterwellentechnologie auch ein wichtiger Bestandteil der 6G-Technologie der nächsten Generation wird.


Laut dem 6G-Whitepaper „Next Generation Hyper Connectivity Experience“, das letztes Jahr von Samsung veröffentlicht wurde, wird die 6G-Spitzenrate 1000 Gbit/s erreichen und die Verzögerung wird nur 100 US betragen. Eine Fertigstellung und Kommerzialisierung ist bereits im Jahr 2028 möglich, während eine groß angelegte Kommerzialisierung um das Jahr 2030 herum möglich sein könnte. Für diese Schlüsselindikatoren und Zeitknoten sind die Ansichten anderer Kommunikationshersteller grundsätzlich gleich.


Samsung schlug außerdem Kandidatentechnologien vor, die im 6G-Standard verwendet werden könnten, wie das THz-Terahertz-Band, neue Antennentechnologie zur Verbesserung der Hochfrequenzsignalabdeckung, fortschrittliche Duplex-Technologie, Entwicklung der Netzwerktopologie und Spektrumsfreigabe zur Verbesserung der Netzwerknutzung und KI-Anwendung.


Die gleichzeitige Interpretation von 6G, der grenzenlosen KI, zeigt, dass die Kerntechnologie von 6G diversifiziert wird: Terahertz-Kommunikation, Kommunikation mit sichtbarem Licht, fortschrittliche Modulationsdekodierung und kollaborative Übertragung über Satellit auf der Erde werden zur Kerntechnologie von 6G.


 

Qualcomm betonte die Innovation verwandter Technologien wie KI/ml-datengesteuertes Design, Vollduplex, Millimeterwelle im höheren Frequenzband, verbesserte Positionierung, Terahertz-Frequenzband, intelligente Schnittstelle, grünes Netzwerk, HF-Sensorik, neue Topologie, extreme Entkopplung. Cloud-Neuronale Netzwerkstruktursuche, hochsichere Kommunikation, neues Sharing-Paradigma usw.


 

Es zeigt sich, dass viele Hersteller davon ausgehen, dass die Terahertz-Kommunikationstechnologie eine der Schlüsseltechnologien der 6G-Kommunikation sein wird. Das Terahertz-Frequenzband bezieht sich normalerweise auf das Frequenzband von 300 GHz bis 10000 GHz, und die elektromagnetische Welle um 300 GHz kann auch als Millimeterwelle des höheren Frequenzbands angesehen werden. Nur wenn wir die Millimeterwellen-Kommunikationstechnologie beherrschen, haben wir die Möglichkeit, einen Durchbruch in der Terahertz-Kommunikationstechnologie zu erzielen.


Mitte 2020 gab Yang Tao, Vizepräsident der chinesischen Betreibergeschäftsabteilung von Huawei, außerdem öffentlich bekannt, dass Huawei an den Vorforschungsarbeiten im Zusammenhang mit 6G beteiligt war. Das vorab erforschte 6G ist hauptsächlich im Millimeterband verfügbar und befindet sich in der Phase der Szenengewinnung und Technologiesuche.

Erwähnenswert ist, dass das Gerätetechnologielabor der japanischen NTT-Gruppe Ende 2019 einen 6G-Ultrahochgeschwindigkeitschip aus Indiumphosphid (INP)-Verbindungshalbleiter entwickelt und ein Experiment zur drahtlosen Hochgeschwindigkeitsübertragung im 300-GHz-Band durchgeführt hat. Bei Verwendung der 16QAM-Modulation kann die drahtlose Übertragungsrate 100 Gbit/s erreichen. Wenn die Kombination räumlicher Multiplexing-Technologien wie MIMO und OAM verwendet wird, wird erwartet, dass eine drahtlose Übertragung mit hoher Kapazität von mehr als 400 Gbit/s erreicht wird, was nahe an der 6G-Spitzenratenanforderung liegt.


Darüber hinaus wird das Millimeterwellenband zur Realisierung des integrierten Hochgeschwindigkeitskommunikationsnetzes aus Luft, Erde und Meer auch die erste Wahl für Intersatellitenverbindungen, von Satelliten abgedeckte Benutzerverbindungen und Speiseverbindungen von Satelliten zu Bodenstationen sein .

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